黑果枸杞枝刺发生机理的初步研究

发布时间：2020-11-21 12:46

　　 黑果枸杞为重要的生态经济型多棘刺灌木,其无刺类型更易做经济型林木栽培。本研究通过植物组织培养、盆栽称重控水、扫描电镜(SEM)观察、高通量转录组测序(RNA-seq)、实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和高效液相色谱(HPLC)等方法,研究黑果枸杞枝刺发生规律并探索可能影响其枝刺发生的因素。主要研究结果如下:(1)黑果枸杞花苞外植体采用75%酒精处理45 s联合0.1%HgCl_2处理3 min时,杀菌效果最好;以MS为基本培养基,添加6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.1 mg/L时,外植体的再生效果最好;以1/2 MS为基本培养基,添加0.2 mg/L IBA时最适合根诱导,生根率可达100%;以筛选出的再生效果最好的培养基作为外植体解除玻璃化的基本培养基,接种于添加40μM AgNO_3培养基中的芽丛脱玻璃化率最高。(2)同一无性系的黑果枸杞植株,田间持水量在80%以上可以表现为整株无枝刺,在60%以下均发育出枝刺。利用SEM对黑果枸杞的无刺及有刺材料进行观察,结果发现,黑果枸杞的刺起源于叶腋处的腋生分生组织,表明黑果枸杞的刺为枝刺,同时确定其枝刺发育的3个时期(无刺期、刺启动期和刺形成期)。为后续试验样品的采集奠定了基础。本试验同时发现了黑果枸杞的叶原基、叶片和包刺叶状结构表面有功能未知的柱状凸起。(3)对无刺期(CK)、刺启动期(Init)和刺形成期(Form)的黑果枸杞短茎节进行转录组测序,共产生Clean Data 62.33 Gb,拼接出Unigenes52 816条,注释到七大功能数据库上的Unigenes总数为32 000个,占总Unigenes的60.59%。分析发现CK与Init之间有1 208个DEGs,主要显著富集在氧化还原活性、S-甲基转移酶活性等GO条目以及类黄酮生物合成KEGG路径。Init与Form之间有2 828个DEGs,主要富集在氧化还原活性、氧化还原进程等GO条目以及植物激素信号转导KEGG路径。这两组比较的DEGs共同显著富集的GO条目有74个,共同显著富集到的KEGG路径有5个,分别为植物激素信号转导路径、苯丙氨酸生物合成路径、类黄酮生物合成路径、苯丙氨酸代谢路径和植物昼夜节律。此外,我们关注到Init和Form之间的DEGs显著富集在淀粉和蔗糖代谢KEGG路径,CK与Init之间的DEGs有3个注释到该KEGG路径。该KEGG路径有一DEG(蔗糖合酶基因)在刺启动期呈现显著性低表达;HPLC测定显示蔗糖含量在刺启动期极显著低于无刺期和刺形成期。三种材料蔗糖合酶基因表达与蔗糖含量呈极显著正相关,与葡萄糖含量呈极显著负相关。参照植物侧枝发育的相关研究结果,我们推测淀粉和蔗糖代谢KEGG路径与黑果枸杞枝刺发生相关,蔗糖为调控黑果枸杞枝刺发生的信号,葡萄糖为枝刺发生提供能量,蔗糖合酶参与蔗糖对枝刺发生的调控。本研究为揭示黑果枸杞枝刺发生机理及培育无刺黑果枸杞品种奠定了基础。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S567.19
【部分图文】：

第二章黑果枸杞离体快繁体系的建立18表2-1不同消毒处理的平均污染率及死亡率统计Table2-1Statisticsofaveragepollutionrateanddeadrateofdifferentdisinfectiontreatments注：方差分析采用LSD法；字母a代表显著性分析结果（P<0.05）图2-1黑果枸杞的组织培养及移栽驯化Fig.2-1PlanttissuecultureandtransplantingofL.ruthenicumA.接种的幼花苞外植体；B.培养8d时花冠和子房外植体切口处均开始产生黄白色疏松愈伤组织；C.培养30d观察到的疏松愈伤组织；D.愈伤组织出现大量芽点并发生玻璃化现象；E.愈伤组织再分化形成大量芽丛；F.茎段外植体产生芽丛并诱导生根；G.用于移栽的组培苗；H.经炼苗并成活的组培植株。A.Inoculatedyoungflowerbudexplants;B.Atthe8thdayofthePlantTissueCulture,yellow-whiteloosecallusbegantoappearattheincisionofcorollaandovaryexplants;C.Loosecallusobservedafter30daysofthePlantTissueCulture;D.Greenbudswereproducedonthecallusandhyperhydricitionoccurred;E.Callusredifferentiationandbudsformation;F.Stemexplantsproducedbudsandinducderootformation;G.Plantletsafteracclimatization;H.Plantletsaftertransplantation.酒精处理时间（s）氯化汞处理时间（min）污染率（%）死亡率（%）污染率+死亡率（%）30232.50±9.55ab0.00±0.00b32.50±9.55a45253.06±13.17a0.00±0.00b53.06±13.17a3030.00±0.00b39.38±8.89a39.38±8.89a4530.00±0.00b25.71±10.43a25.71±10.43a30421.77±4.80ab36.70±4.11a58.47±7.04a45428.54±5.92ab7.69±1.60b36.23±5.52aACDFGHBE

沈阳农业大学硕士学位论文192.2.2以幼叶片和茎段为外植体的组织培养根据观察，在接种19d时，以叶片为外植体的部分长出大量丛生幼芽；接种23d，叶片为外植体的部分长出的幼芽逐渐变为绿色并且伸长，叶片外植体的脱分化率100%，再分化率为91.67%，接种30d，平均每块外植体出芽9.62个；接种25d，茎外植体开始产生芽，茎外植体的脱分化率为100%，再分化率为83.33%，接种30d，平均每块外植体发芽5个。其中以叶片为外植体产生的芽丛52%出现玻璃化现象，以茎为外植体的材料没有产生玻璃化现象。2.2.3利用AgNO3解除芽丛玻璃化带有玻璃化芽丛的愈伤组织置于透气良好的无菌空瓶中，16-50d材料表面干燥，干燥所需时间取决于材料本身的大小，材料越小干燥所需要的时间越短，材料越大干燥所需要的时间越长。由表2-2可知，接种于添加40μM的AgNO3培养基中的外植体脱玻璃化率最高（42.13%），这种处理的培养基最有利于黑果枸杞玻璃化现象的解除。接种于不添加AgNO3培养基中的外植体脱玻璃化率最低（3.93%）。进行方差分析后可知，5种培养基中外植体的脱玻璃化率没有显著差异。初步推测40μMAgNO3去玻璃化效果较好，今后需要扩大样本并提高AgNO3浓度继续研究。图2-2饥饿干燥后培养基添加AgNO3对黑果枸杞芽体去玻璃化的影响Fig.2-2TheeffectofAgNO3onthedehyperhydricitionofL.ruthenicumbudafterdried2.3讨论利用成熟野外黑果枸杞的幼嫩花苞、组培瓶内无菌苗叶片和茎段为外植体，我们建立了高效可重复的再生体系。组织培养过程中植物材料的污染问题是一大难题，消毒时间过短导致消毒不彻底进而导致菌类微生物大量繁殖，消毒时间过长会对杀死外植体的组织细胞，并影响外植体的存活率。因此，选择的合适的消毒处理方法对外植体表面进

第三章黑果枸杞枝刺发生机理研究22第三章黑果枸杞枝刺发生机理研究3.1黑果枸杞不同发育时期枝刺的形态特征观察黑果枸杞属多棘刺灌木，具有很高的经济价值。但由于其植株密被大量棘刺，严重影响了人工采摘的便捷、效率和品质。黑果枸杞的棘刺始终发生在其叶腋处，不易折断或剥离，即使强行折断，断面也很不完整。目前，国内外关于黑果枸杞的研究主要以对果实成分的分析和其保健功效的研究为主，对其枝刺形成机理的研究未见报道。本试验通过扫描电镜下观察，对不同发育时期的黑果枸杞腋芽和枝刺进行形态学观察，为后续试验奠定基矗3.1.1试验材料选取黑果枸杞茎外植体再生的同一组培无性系作为试验材料。材料移栽之后进行盆栽控水,每隔15d浇灌一次霍格兰（Hogland）营养液，分别获得无刺（图3-1-1-A）和有刺植株（图3-1-1-B）（遗传背景一致）。田间持水量在80%以上时，黑果枸杞植株整茎没有任何肉眼可见刺状结构；田间持水量在60%以下时，黑果枸杞植株每个茎仅最上端2-3个叶腋处无刺，其余均有刺，且枝刺从上到下呈现逐渐延长变硬的趋势，随着发育的进行，上端无刺叶腋也会依次出现枝刺。从无刺植株取3个条枝，每条枝上取除顶芽后从上到下的6个茎节作为材料；从有刺植株取3个枝条，每条枝上取除顶芽后从上到下的6个茎节为材料。图3-1-1黑果枸杞的无刺植株茎（A）和有刺植株茎（B）Fig.3-1-1Stemsofthornless(A)andthornyL.ruthenicum(B)3.1.2试验方法AB
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 何文革;那松曹克图;魏朝晖;张丽;王瑛;李玉霞;;嫁接对黑果枸杞当年萌枝生长及其生物性状的影响[J];北方园艺;2015年14期

2 李兆君;丁润梅;;宁夏枸杞与黑果枸杞总黄酮含量及抗自由基活性的比较研究[J];食品研究与开发;2014年24期

3 韩丽娟;叶英;索有瑞;;黑果枸杞资源分布及其经济价值[J];中国野生植物资源;2014年06期

4 姜磊;王俊山;邵维仙;刘美玲;;黑果枸杞的开发前景和栽培技术[J];现代农村科技;2014年21期

5 卢文晋;王占林;樊光辉;;黑果枸杞在人工栽培条件下的形态变异[J];经济林研究;2014年01期

6 刘长龙;雷慧;赵其秀;李海涛;;杨树芽提取物清除DPPH自由基的作用[J];安徽医药;2013年07期

7 周丽芬;;杨树花的药理作用及其应用[J];北方牧业;2013年09期

8 吴海;周安佩;刘东玉;李里;王滨蔚;吴英英;何承忠;;滇杨落叶期侧芽内源激素含量与分枝特性的关系[J];西南林业大学学报;2013年02期

9 许二学;;杨树花及其提取物在动物生产中的应用[J];现代农业科技;2013年07期

10 冯建森;刘志虎;;酒泉市野生黑果枸杞资源及利用[J];林业实用技术;2013年02期

相关博士学位论文 前2条

1 陈伦林;甘蓝型油菜幼苗期镉积累性状的全基因组关联分析[D];华中农业大学;2018年

2 李芳兰;三种豆科灌木对干旱胁迫的响应与适应[D];中国科学院研究生院（成都生物研究所）;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱小坤;马尾松短枝腋芽休眠解除的发育进程及转录组学分析[D];贵州大学;2019年

2 张桐欣;干旱胁迫对黑果枸杞生长、生理特性及茎刺发育的影响[D];沈阳农业大学;2018年

3 赵晓璐;黑龙江肇东市轻盐碱地黑果枸杞引种试验研究[D];沈阳农业大学;2017年

4 刘丛丛;生长素及独脚金内酯通过细胞分裂素调控番茄侧枝生长发育的机制研究[D];浙江大学;2017年

5 汪洋;黑果枸杞在北京地区引种栽培的关键技术研究[D];北京林业大学;2016年

6 江超;紫花苜蓿耐盐生理特性及转录组分析[D];山东农业大学;2014年

7 赵莹;外源糖缓解玉米盐胁迫生理生化机制研究[D];黑龙江八一农垦大学;2014年

8 姜霞;黑果枸杞耐盐机理的相关研究[D];西北农林科技大学;2012年

9 李墨爱;外源NAA对杨树同化物再分配的影响[D];南京林业大学;2009年

10 尹恒;秋水仙素对红檵木离体材料生长发育的影响及其玻璃化现象研究[D];湖南农业大学;2008年

本文编号：2893020